最新最新第6章 航天遥感

1、第6章 航天遥感第六章第六章 航天遥感航天遥感第6章 航天遥感6.1 6.1 遥感卫星的姿态与轨道参数遥感卫星的姿态与轨道参数 遥感卫星也称地球观测卫星，是航天遥感平台遥感卫星也称地球观测卫星，是航天遥感平台的一种主要类型。的一种主要类型。一、遥感卫星的姿态一、遥感卫星的姿态 姿态对数据的质量有影响，必须测量、记录。姿态对数据的质量有影响，必须测量、记录。 （一）三轴倾斜（一）三轴倾斜第6章 航天遥感 （二）振动（二）振动 振动是指遥感卫星运行过程中除流动、俯仰与偏航振动是指遥感卫星运行过程中除流动、俯仰与偏航以外的非系统的不稳定振动。以外的非系统的不稳定振动。二、遥感卫星的轨道参数二、遥感卫

2、星的轨道参数 轨道参数：轨道参数：表示遥感卫星轨道特征的数值组称为表示遥感卫星轨道特征的数值组称为轨道参数。轨道参数。 轨道面轨道面：遥感卫星在太空中的运行，是一种受到遥感卫星在太空中的运行，是一种受到地球以及月球和太阳引力的规律性运动，它所在的包地球以及月球和太阳引力的规律性运动，它所在的包含地球在内的平面叫轨道面。含地球在内的平面叫轨道面。（一）开普勒的六个参数（一）开普勒的六个参数第6章 航天遥感轨道长半轴（轨道长半轴（a)：卫星轨道远地点到椭圆轨道中心的距离；卫星轨道远地点到椭圆轨道中心的距离；轨道偏心率（轨道偏心率（e）：椭圆轨道焦距与长半轴之比，又称扁）：椭圆轨道焦距与长半轴之比，

3、又称扁率，率，e=c/a;轨道倾角（轨道倾角（i）：）：轨道面与赤道面的交角，即从升交点一轨道面与赤道面的交角，即从升交点一侧的轨道量至赤道面；侧的轨道量至赤道面；升交点赤经（升交点赤经（）：）：轨道上由南向北自春分点到升交点的轨道上由南向北自春分点到升交点的弧长；弧长；第6章 航天遥感近地点角距（近地点角距（）：轨道面内近地点与升交点之间的地轨道面内近地点与升交点之间的地心角；心角；过地点时刻（过地点时刻（t0）：以近地点为基准表示轨道面内卫星：以近地点为基准表示轨道面内卫星位置的量。位置的量。第6章 航天遥感（二）其他一些常用遥感卫星参数（二）其他一些常用遥感卫星参数卫星高度卫星高度：卫星

4、距离地面的高程。卫星距离地面的高程。运行周期：运行周期：指卫星绕地一圈所需的时间，即从升交指卫星绕地一圈所需的时间，即从升交点开始运行到下一次过升交点时的时间间隔，它与卫点开始运行到下一次过升交点时的时间间隔，它与卫星的平均高度呈正相关。星的平均高度呈正相关。重复周期：重复周期：指卫星从某地上空开始运行，经过若干指卫星从某地上空开始运行，经过若干时间的运行后，回到该地上空时所需的天数。时间的运行后，回到该地上空时所需的天数。降交点时刻：降交点时刻：指卫星经过降交点时的地方太阳时的指卫星经过降交点时的地方太阳时的平均值。平均值。扫描带宽度：扫描带宽度：当卫星沿一条轨道运行时其传感器所当卫星沿一条

5、轨道运行时其传感器所观测的地面带的横向宽度。观测的地面带的横向宽度。第6章 航天遥感7卫星空间轨道及其运行特征开普勒定律：卫星在空间运行，遵循天体运动的开普勒三定律。一、开普勒第一定律：一、开普勒第一定律： 星体绕地球（或者太阳）运动的轨道是一个椭圆，地球（太阳）位于椭圆绕地球（或者太阳）运动的轨道是一个椭圆，地球（太阳）位于椭圆的一个焦点上。的一个焦点上。 轨道离地最近的点称近地点，反之为远地点。轨道离地最近的点称近地点，反之为远地点。开普勒三大定律2eaa太阳 b近日点远日点地球轨道第6章 航天遥感二、开普勒第二定律二、开普勒第二定律 从地心或者太阳中心到星体的连线（星体向径），在单位时从

6、地心或者太阳中心到星体的连线（星体向径），在单位时间扫过的面积相等（面积速度守恒）。卫星在离地近的地方间扫过的面积相等（面积速度守恒）。卫星在离地近的地方经过时的速度要快些，在离地远的地方运行的速度要慢些。经过时的速度要快些，在离地远的地方运行的速度要慢些。a远地点近地点Minor axisMajor axisvpvaRpra 开普勒三大定律第6章 航天遥感9开普勒第三定律行星的公转周期的平方与它的轨道平均半径的立方成正比。卫星绕地球的运行周期的平方与它的轨道平均半径的立方成正比。 T T2 2/ /（R+HR+H）3 3=C=CT：运行周期，R：地球半径；H：离地高度；C：开普勒常数开普勒三

7、大定律第6章 航天遥感三、遥感卫星的轨道类型三、遥感卫星的轨道类型v地球同步轨道：地球同步轨道：卫星运行周期等于地球的自转周期（如卫星运行周期等于地球的自转周期（如果从地面上各地方看过去，卫星在赤道上的一点是静止的，果从地面上各地方看过去，卫星在赤道上的一点是静止的，所以又称静止轨道卫星），如气象卫星、通讯卫星。所以又称静止轨道卫星），如气象卫星、通讯卫星。v太阳同步轨道：太阳同步轨道：卫星的轨道面以与地球的公转方向相同卫星的轨道面以与地球的公转方向相同方向而同时旋转的近圆形轨道（如图）方向而同时旋转的近圆形轨道（如图）第6章 航天遥感11太阳太阳地球地球（极地观）12:00 午夜6:00 a

8、.m.6:00 p.m.轨道飞行器12:00 中午10:30 a.m. = 22.5地球旋转太阳时太阳时地球轨道地球轨道0.9856/dayEarthSun 理论理论地球每地球每365.25365.25天天, ,每天以每天以0.98560.9856的角绕太阳一周的角绕太阳一周在轨飞行器围绕地球的频率取决于纬度和倾角在轨飞行器围绕地球的频率取决于纬度和倾角 设计设计轨道纬度和倾角的选择必须使卫星飞行频率与地球公转的频率相符轨道纬度和倾角的选择必须使卫星飞行频率与地球公转的频率相符运行轨道称为太阳同步轨道运行轨道称为太阳同步轨道跨越赤道时间依据太阳时跨越赤道时间依据太阳时, ,而非特殊时区而非特殊

9、时区, ,同时光线条件也应符合要求同时光线条件也应符合要求太阳同步轨道遥感卫星太阳同步轨道遥感卫星第6章 航天遥感12利用地球自转可以实现全球观测太阳同步轨道的星下点轨迹太阳同步轨道的星下点轨迹第6章 航天遥感6.2 6.2 陆地卫星陆地卫星Landsat Landsat 系列系列 美国国家航空航天局（美国国家航空航天局（NASA）在）在1967年制订了一地年制订了一地球资源技术卫星计划（球资源技术卫星计划（ERTS计划），开始命名为计划），开始命名为ERTS-1，ERTS-2，ERTS-3等，后来改名为等，后来改名为Landsat计划）计划）第6章 航天遥感轨道特征：轨道特征：第6章 航天遥

10、感LANDSAT 系列卫星成像仪器特征MSS第第8 波段只被用于波段只被用于LANDSAT 3仪器仪器波段波段 （ m）IFOV(m)（瞬间视场（瞬间视场角）角）动态范围（动态范围（bits）RBVm RBVpMSS TM ETM+ 1. 0.475-0.575 (blue) 2. 0.580-0.680 (red) 3. 0.689-0.830 (near IR) 0.505-0.750 (PAN) 4. 0.5-0.6 (green) 5. 0.6-0.7 (red) 6. 0.7-0.8 (near IR) 7. 0.8-1.1 (near IR) 8. 10.4-12.6 (therm

11、al) 1. 0.45-0.52 (blue) 2. 0.52-0.60 (green) 3. 0.63-0.69 (red) 4. 0.76-0.90 (near IR) 5. 1.55-1.75 (SWIR) 7. 2.08-2.35 (SW IR) 6. 10.4-12.5 (thermal IR) 波段同波段同TM，加一个全色，加一个全色波段（波段（panchromatic） 80*8080*80 80*80 80*8080*80 80*8080*80240*240 30*3030*3030*3030*3030*3030*30120*120 第第6波段为波段为60*60，全色，全色波段

12、为波段为15*15，其余同，其余同TM， 6666 8888888 8第6章 航天遥感红外红外( (Infrared, IR)反射红外（反射红外（reflective IR）：）：0.7-3.0 m热红外热红外(Thermal IR)：3.0-100(1000) m以往用法：以往用法：近红外：近红外：0.7-3 m中红外：中红外：3-6.0（8.0） m远红外：远红外：6.0（8.0）-15 m超远红外：超远红外：15-1000 m目前遥感界习惯用法：目前遥感界习惯用法：近红外（近红外（NIR, near-infrared）：）：0.7-1.1 m短波红外短波红外(SWIR, shortwav

13、e IR）：）：1.1-3.0(2.5) m中红外中红外(MWIR, Mid wave IR)：3.0-6.0（8.0） m热红外热红外(TIR, Thermal IR)：8.0-15 m第6章 航天遥感Landsat系列卫星的数据产品：系列卫星的数据产品：（一）像片产品：（一）像片产品：MSS、TM、ETM+的像片资料。的像片资料。（二）胶片产品：（二）胶片产品：透明胶片和像纸片；按波段不同透明胶片和像纸片；按波段不同可分为黑白片和几个波段合成的彩色合成片（有真、可分为黑白片和几个波段合成的彩色合成片（有真、假彩色片之分）。假彩色片之分）。 胶片尺寸：胶片尺寸：70mm*70mm;240mm

14、*240mm(9.50英寸）英寸）（三）数字盘：（三）数字盘：1.44M软盘。软盘。（四）数字磁带：（四）数字磁带：HDDT，CCT，8mm磁带磁带,CD-ROM等不同记录介质。等不同记录介质。CD-ROM最常见。最常见。第6章 航天遥感18LANDSAT 系列卫星各波段的应用MSS各个波段：4、0.5-0.6（绿色）：对水体有一定透射能力，清洁水体中透射深度可达10-20m，可判读浅水地形和近海海水泥沙。可探测健康绿色植被反射率。5、0.6-0.7（红色）：用于城市研究，对道路、大型建筑工地、砂砾场和采矿区反映明显。可用于地质研究。用于水中泥沙含量研究。进行植被分类。6、0.7-0.8（近红

15、外）：区分健康与病虫害植被。水陆分界。土壤含水量研究。7、0.8-1.1（近红外）：测定生物量和监测作物长势。水陆分界。地质研究。第6章 航天遥感19LANDSAT 系列卫星各波段的应用TM各个波段：1、0.45-0.52（蓝色）：对水体有透射能力，可区分土壤和植被。2、0.52-0.6（绿色）：同MSS-4。3、0.63-0.69（红色）：同MSS-5。4、0.76-0.9（近红外）：同MSS-6。5、1.55-1.75（短波红外）：同MSS-7。6、10.4-12.5（热红外）：探测地球表面不同物质的自身热辐射，可用于热辐射制图、岩石识别和地质探矿等。7、2.08-2.35（短波红外）：探

16、测高温辐射源，如监测森林火灾、火山活动等。第6章 航天遥感SPOT对地观测卫星系统是由法国空对地观测卫星系统是由法国空间研究中心研制开发，比利时、瑞典间研究中心研制开发，比利时、瑞典等国参与等国参与 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 2000 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 SPOT 5 SPOT 4 卫星运行卫星运行服务中断服务中断发射日或重新开始服务日发射日或重新开始服务日 SPOT 1 SPOT 2SPOT 3 86.2 90.1 93.9 97.11 98.3 02.5.46.3 6.3 法国法国SPOTSP

17、OT卫星卫星 第6章 航天遥感法国法国SPOT-4SPOT-4卫星轨道参数：卫星轨道参数：轨道高度：轨道高度：832公里公里轨道倾角：轨道倾角：98.721o 轨道周期：轨道周期：101.469分分/圈圈重复周期：重复周期：369圈圈/26天天降交点时间：上午降交点时间：上午10：30分分扫描带宽度：扫描带宽度： 60 公里公里两侧侧视：两侧侧视：+/-27o 扫描带宽：扫描带宽：950公里公里第6章 航天遥感波谱范围：波谱范围： 多光谱多光谱XI B1 0.50 0.59um20米米分辨率分辨率 B2 0.61 0.68um B3 0.78 0.89um SWIR 1.58 1.75um全色

18、全色P10米米 B2 0.61 0.68um第6章 航天遥感23SPOT 5 多重多重分辨率分辨率 20m - 10m - 5m - 2.5m第6章 航天遥感24第6章 航天遥感SPOT系列卫星的数据产品：系列卫星的数据产品：图像数据处理质量标准：图像数据处理质量标准：1A，1B，2，3，4。1A处理精度最低，处理精度最低，4级处理精度最高。级处理精度最高。（一）图像产品（一）图像产品（二）（二）CCT磁带磁带第6章 航天遥感6.4 6.4 气象卫星系列气象卫星系列一、概述一、概述 气象卫星主要用于云移、云顶高度、云分布、海气象卫星主要用于云移、云顶高度、云分布、海洋表面温度、对流层上部水蒸气

19、分布以及辐射平衡等洋表面温度、对流层上部水蒸气分布以及辐射平衡等方面的测定和研究。方面的测定和研究。 1960年年4月月1日美国发第一颗试验气象卫星。目前已日美国发第一颗试验气象卫星。目前已发射发射100多颗气象卫星。多颗气象卫星。二、轨道类型二、轨道类型 有低轨和高轨两种。低轨较多，飞行高度有低轨和高轨两种。低轨较多，飞行高度800-1500KM。高轨卫星飞行高度近。高轨卫星飞行高度近36000KM，轨道圆形，轨道圆形，周期为周期为24小时，其轨道面与赤道平面重合，与地球转小时，其轨道面与赤道平面重合，与地球转动同步。动同步。第6章 航天遥感三、低轨气象卫星三、低轨气象卫星（一）美国的泰罗斯

20、卫星系列（一）美国的泰罗斯卫星系列Television and Infrared Obseration Satellite,TIROS,第第一代实验气象卫星，一代实验气象卫星，1960年年4月月1日到日到1965年年7月月2日，日，共共10颗。颗。 非太阳同步轨道，非太阳同步轨道，680-2967KM，轨道倾角为，轨道倾角为48度度-60度。度。 传感器：传感器：AVHRR（Advanced Very High Resolution Radiometer)（二）美国的雨云卫星系列（二）美国的雨云卫星系列NIMBUS，1964年年8月月28日至日至1978年年10月月24日，日，7颗。颗。第6章

21、 航天遥感 特征：特征：近圆形太阳同步轨道，轨道倾角为近圆形太阳同步轨道，轨道倾角为98.6度度-104.9度，近地点度，近地点487-1248km，远地点在，远地点在955-1354km。 NIMBUS能获取地球局部的、大范围地区的可见光每能获取地球局部的、大范围地区的可见光每项外卫星图。项外卫星图。（四）美国的诺阿卫星系列（四）美国的诺阿卫星系列 1970年年1月月23日美国发射第一颗诺阿（日美国发射第一颗诺阿（NOAA）卫星，）卫星，到到1994年发射年发射16颗。颗。 特征：近圆形太阳同步轨道，轨道高度为特征：近圆形太阳同步轨道，轨道高度为833-870km，轨道倾角轨道倾角99.09

22、2度，运行周期为度，运行周期为102min。两颗。两颗NOAA组成组成的双星系统，每天可对同一地区获得的双星系统，每天可对同一地区获得4次观测数据。次观测数据。 主要用于：气象领域、非气象领域（海洋油污监测、主要用于：气象领域、非气象领域（海洋油污监测、探测火山喷发、测定森林火和田野禾草燃烧位置、农业作探测火山喷发、测定森林火和田野禾草燃烧位置、农业作物长势监测与作估产，探测湖面水位变化等。物长势监测与作估产，探测湖面水位变化等。第6章 航天遥感NOAA传感器：（传感器：（1）AVHRR（高分辨率扫描辐射（高分辨率扫描辐射计）；（计）；（2）TIROS（泰罗斯垂直分布探测仪）。（泰罗斯垂直分布

23、探测仪）。（AVHRR的通道的通道1为黄为黄-红谱段，通道红谱段，通道2为深红为深红-近红外短波谱近红外短波谱段，通道段，通道3为中红外谱段，通道为中红外谱段，通道4和和5为远红外谱段。）为远红外谱段。）第6章 航天遥感第6章 航天遥感第6章 航天遥感(五）风云一号卫星系列五）风云一号卫星系列1988年年9月月7日，我国在太原发射中心发射成功。代号日，我国在太原发射中心发射成功。代号FY-1A。 该卫星为正六面体，总长度该卫星为正六面体，总长度8.6m。1990年年9月月24日，第二颗风云一号（日，第二颗风云一号（FY-1B)发射成功。发射成功。1999年年5月月10日，风云一号日，风云一号C

24、星发射成功。主要用于天星发射成功。主要用于天气预报、气候研究及环境监测。气预报、气候研究及环境监测。风云风云-1C星（星（FY-1C），是我国第一颗三轴稳定太阳同），是我国第一颗三轴稳定太阳同步极地轨道业务气象卫星。可以每天两次获取当地的观步极地轨道业务气象卫星。可以每天两次获取当地的观测资料。测资料。 轨道特征：轨道特征：FY-1A和和FY-1B均采用近圆形、近极地、均采用近圆形、近极地、太阳同步轨道，高度太阳同步轨道，高度900km；FY-1C为三轴稳定太阳同为三轴稳定太阳同步极地轨道，轨道高度步极地轨道，轨道高度870km。第6章 航天遥感传感器：传感器：FY1（A、B）上将有）上将有2

25、台甚高分辨率扫描辐射计，台甚高分辨率扫描辐射计，与与NOAA的的AVHRR很相似。很相似。第6章 航天遥感四、高轨静止气象卫星四、高轨静止气象卫星第6章 航天遥感6.5 6.5 其他卫星系列其他卫星系列第6章 航天遥感（一）（一）CBERS-1 中巴资源卫星中巴资源卫星CBERS-1 中巴资源卫星由中国与巴西于中巴资源卫星由中国与巴西于1999年年10月月14日合日合作发射，是我国的第一颗数字传输型资源卫星作发射，是我国的第一颗数字传输型资源卫星 第6章 航天遥感 太阳同步轨道太阳同步轨道 轨道高度轨道高度：778公里公里,倾角倾角:98.5o 重复周期重复周期：26天天 平均平均降交点降交点

26、地方时为上午地方时为上午10：30 相邻轨道间隔时间为相邻轨道间隔时间为 4 天扫描天扫描带宽度带宽度:185公里星上搭载了公里星上搭载了CCD传感器、传感器、IRMSS红外扫描仪、广红外扫描仪、广角成像仪，由于提供了从角成像仪，由于提供了从20米米256米分辨率的米分辨率的11个波段个波段不同幅宽不同幅宽的遥感数据，成为资源卫星系列中有特色的一员。的遥感数据，成为资源卫星系列中有特色的一员。 红外多光谱扫描仪：红外多光谱扫描仪：波段数：波段数： 4波谱范围：波谱范围：B6：0.50 1.10(um)B7：1.55 1.75(um)B8：2.08 2.35(um)B9：10.4 12.5(um

27、)覆盖宽度：覆盖宽度：119.50公里公里空间分辨率：空间分辨率：B6 B8：77.8米米B9：156米米 CCD相机：相机：波段数：波段数： 5波谱范围：波谱范围： B1：0.45 0.52(um)B2：0.52 0.59(um)B3：0.63 0.69(um)B4：0.77 0.89(um)B5：0.51 0.73(um)覆盖宽度：覆盖宽度：113公里公里空间分辨率：空间分辨率：19.5米米(天底点天底点)侧视能力：侧视能力：-32 士士32广角成像仪：广角成像仪：波段数：波段数： 2波谱范围：波谱范围：B10：0.63 0.69(um)B11：0.77 0.89(um)覆盖宽度：覆盖宽度

28、：890公里公里空间分辨率：空间分辨率：256米米第6章 航天遥感第6章 航天遥感第6章 航天遥感第6章 航天遥感日本日本JERS-1卫星卫星 JERS-1日本宇宙开发事业团于日本宇宙开发事业团于1992年发射。用于国土调年发射。用于国土调查、农林渔业、环境保护、灾害监测。星上传感器查、农林渔业、环境保护、灾害监测。星上传感器SAR。第6章 航天遥感卫星参数卫星参数：太阳同步轨道太阳同步轨道赤道上空高度：赤道上空高度：568.023公里公里半长轴：半长轴：6946.165公里公里轨道倾角：轨道倾角：97.662o 周期：周期：96.146分钟分钟轨道重复周期：轨道重复周期：44天天经过降交点的

29、当地时间：经过降交点的当地时间：10：30-11：00空间分辨率：方位方向空间分辨率：方位方向18米米距离方向距离方向18米米幅宽：幅宽：75公里公里第6章 航天遥感第6章 航天遥感ERSERS卫星卫星 ERS-1 ERS-2 欧空局分别于欧空局分别于1991年和年和1995年发射。年发射。携带有多种有效载荷，包括侧视合成孔径雷达（携带有多种有效载荷，包括侧视合成孔径雷达（SAR）和风向散射计等装置），由于和风向散射计等装置），由于ERS-1（2）采用了先进）采用了先进的微波遥感技术来获取全天候与全天时的图象，比起传的微波遥感技术来获取全天候与全天时的图象，比起传统的光学遥感图象有着独特的优点。统的光学遥感图象有着独特的优点。第6章 航天遥感卫星参数卫星参数：椭圆形太阳同步轨道椭圆形太阳同步